Acer hipoeutectoide: estructura, propietats, producció i aplicació

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

L'ús d'acers al carboni està molt estès a la construcció i la indústria. El grup de l'anomenat ferro tècnic té molts avantatges que condueixen a un major rendiment dels productes finals i estructures. Juntament amb les característiques òptimes de resistència i resistència a l'estrès, aquests aliatges també es distingeixen per propietats dinàmiques flexibles. En particular, l'acer hipoeutectoide, que també conté un percentatge considerable de mescles de carboni, es valora per la seva alta ductilitat. Però aquests no són tots els avantatges d'aquesta varietat de ferro d' alta resistència.

Informació general sobre l'aliatge

Una característica distintiva de l'acer és la presència d'impureses especials d'aliatge i carboni a l'estructura. En realitat, l'aliatge hipoeutectoide està determinat pel contingut de carboni. Aquí és important distingir entre els acers clàssics eutectoides i ledeburites, que tenen molt en comú amb la varietat descrita de ferro tècnic. Si considerem la classe estructural d'acer, aleshores l'aliatge hipoeutectoide es referirà als eutectoides, però que conté ferrites i perlites aliades. La diferència fonamental amb els hipereutectoides és el nivell de carboni per sota del 0,8%. Superant aixòL'indicador ens permet classificar l'acer com a eutectoides de ple dret. D'alguna manera, el contrari de l'hipoeutectoide és l'acer hipereutectoide, que, a més de la perlita, també conté impureses secundàries de carburs. Així, hi ha dos factors principals que permeten distingir els aliatges hipoeutectoides del grup general dels eutectoides. En primer lloc, es tracta d'un contingut de carboni relativament petit i, en segon lloc, d'un conjunt especial d'impureses, la base de les quals és la ferrita.

Tecnologia de producció

El procés tecnològic general per a la fabricació d'acer hipoeutectoide és similar a la producció d' altres aliatges. És a dir, s'utilitzen aproximadament les mateixes tècniques, però en configuracions diferents. L'acer hipoeutectoide requereix una atenció especial pel que fa a l'obtenció de la seva estructura específica. Per a això, s'utilitza una tecnologia per assegurar la descomposició de l'austenita en el fons del refredament. Al seu torn, l'austenita és una barreja combinada, que inclou la mateixa ferrita i perlita. Mitjançant la regulació de la intensitat de la calefacció i la refrigeració, els tecnòlegs poden controlar la dispersió d'aquest additiu, que en última instància afecta la formació de determinades qualitats de rendiment del material.

No obstant això, el carboni proporcionat per la perlita segueix sent el mateix. Tot i que el recuit posterior pot corregir la formació de la microestructura, el contingut de carboni estarà en el rang del 0,8%. Una etapa obligatòria en el procés de formació de l'estructura d'acer és la normalització. Aquest procediment és necessari per a l'optimització fraccionada dels grans dels mateixosaustenita. En altres paraules, les partícules de ferrita i perlita es redueixen a mides òptimes, la qual cosa millora encara més el rendiment tècnic i físic de l'acer. Aquest és un procés complex en el qual depèn molt de la qualitat de la regulació de la calefacció. Si es supera el règim de temperatura, es pot produir l'efecte contrari: un augment dels grans d'austenita.

Recuit d'acer

Es practica l'ús de diversos mètodes de recuit. Hi ha una diferència fonamental entre les tècniques de recuit total i parcial. En el primer cas, l'austenita s'escalfa intensament a una temperatura crítica, després de la qual es realitza la normalització mitjançant el refredament. Aquí és on es produeix la descomposició de l'austenita. Com a regla general, el recuit complet dels acers es realitza a una temperatura de 700-800 °C. El tractament tèrmic a aquest nivell només activa els processos de desintegració dels elements de ferrita. La velocitat de refrigeració també es pot ajustar, per exemple, el personal del forn pot accionar la porta de la cambra tancant-la o obrint-la. Els últims models de forns isotèrmics en mode automàtic poden dur a terme un refredament lent d'acord amb un programa determinat.

Pel que fa al recuit incomplet, es produeix escalfant amb una temperatura superior a 800 °C. Tanmateix, hi ha limitacions serioses en el temps de mantenir l'efecte de la temperatura crítica. Per aquest motiu, es produeix un recuit incomplet, com a conseqüència del qual la ferrita no desapareix. En conseqüència, no s'eliminen moltes deficiències en l'estructura del futur material. Per què és necessari aquest recuit dels acers si no millora el físic?qualitat? De fet, és un tractament tèrmic incomplet que permet mantenir una estructura suau. El material final pot no ser necessari en totes les aplicacions específiques dels acers al carboni per se, però permetrà un mecanitzat fàcil. L'aliatge suau pro-eutectoide és fàcil de tallar i menys costós de fabricar.

Normalització d'aliatges

Després de la cocció arriba el torn dels procediments d'augment del tractament tèrmic. Hi ha operacions de normalització i calefacció. En ambdós casos, estem parlant d'un efecte tèrmic sobre la peça, a la qual la temperatura pot superar els 1000 °C. Però en si mateix, la normalització dels acers hipoeutectoides es produeix després de la finalització del tractament tèrmic. En aquesta etapa, comença el refredament en condicions d'aire quiet, durant el qual es produeix l'exposició fins a la formació completa d'austenita de gra fi. És a dir, l'escalfament és una mena d'operació preparatòria abans de portar l'aliatge a un estat normalitzat. Si parlem de canvis estructurals específics, sovint s'expressen en una disminució de la mida de la ferrita i la perlita, així com en un augment de la seva duresa. Les qualitats de resistència de les partícules augmenten en termes de comparació amb les aconseguides mitjançant procediments de recuit.

Després de la normalització, pot haver-hi un altre procediment de calefacció per exposició llarga. A continuació, la peça es refreda i aquest pas es pot realitzar de diferents maneres. L'acer hipoeutectoide final s'obté a l'aire o a l'interiorforns de refredament lent. Com mostra la pràctica, l'aliatge de la més alta qualitat es forma mitjançant la tecnologia completa de normalització.

L'efecte de la temperatura sobre l'estructura de l'aliatge

La intervenció de la temperatura en el procés de formació de l'estructura d'acer comença a partir del moment de transformació de la massa ferrítico-cementita en austenita. En altres paraules, la perlita passa a un estat de barreja funcional, que en part es converteix en la base per a la formació d'acer d' alta resistència. En la següent etapa del tractament tèrmic, l'acer endurit elimina l'excés de ferrita. Com ja s'ha assenyalat, no sempre s'elimina completament, com en el cas del recuit incomplet. Però el clàssic aliatge hipoeutectoide encara implica l'eliminació d'aquest component austenita. En la següent etapa, la composició existent ja està optimitzada amb l'expectativa de formar una estructura optimitzada. És a dir, hi ha una disminució de les partícules de l'aliatge amb l'adquisició de propietats de resistència augmentades.

La transformació isotèrmica amb una barreja d'austenites superrefrigerada es pot realitzar en diferents modes i el nivell de temperatura és només un dels paràmetres controlats pel tecnòleg. També varien els intervals màxims d'exposició tèrmica, velocitat de refredament, etc.. En funció del mode de normalització escollit, s'obté acer endurit amb unes característiques tècniques i físiques determinades. És en aquesta etapa que també és possible establir propietats operatives especials. Un exemple cridaner és un aliatge amb una estructura suau, obtingut amb l'objectiu d'un processament posterior eficient. Però més sovintels fabricants encara se centren en les necessitats del consumidor final i els seus requisits per a les principals qualitats tècniques i operatives del metall.

Estructura d'acer

El mode de normalització a una temperatura de 700 °C provoca la formació d'una estructura en la qual els grans de ferrites i perlites formaran la base. Per cert, els acers hipereutectoides tenen cementita a la seva estructura en lloc de ferrita. A temperatura ambient, en estat normal, també s'observa el contingut d'excés de ferrita, encara que aquesta part es minimitza a mesura que augmenta el carboni. És important destacar que l'estructura de l'acer depèn en petita mesura del contingut de carboni. Pràcticament no afecta el comportament dels components principals durant el mateix escalfament, i gairebé tot es concentra en perlita. De fet, la perlita es pot utilitzar per determinar el nivell de contingut de la barreja de carboni; per regla general, aquest és un valor insignificant.

Un altre matís estructural també és interessant. El fet és que les partícules de perlita i ferrita tenen la mateixa gravetat específica. Això vol dir que per la quantitat d'un d'aquests components en la massa total, podeu esbrinar quina és l'àrea total que ocupa. Així, s'estudien les superfícies de microsecció. Depenent del mode en què es va escalfar l'acer hipoeutectoide, també es formen els paràmetres fraccionats de les partícules d'austenita. Però això passa gairebé en un format individual amb la formació de valors únics; una altra cosa és que els límits per a diversos indicadors segueixen sent estàndard.

Propietats de l'acer hipoeutectoide

Aquest metall pertanyals acers baixos en carboni, de manera que no hauríeu d'esperar-ne un rendiment especial. N'hi ha prou amb dir que, pel que fa a les característiques de resistència, aquest aliatge és significativament inferior als eutectoides. Això es deu a les diferències d'estructura. El fet és que la classe hipoeutectoide d'acer amb el contingut d'excés de ferrites és inferior en resistència als anàlegs que tenen cementita en el conjunt estructural. En part per aquest motiu, els tecnòlegs recomanen utilitzar aliatges per a la indústria de la construcció, en la producció dels quals es va implementar al màxim l'operació de cocció amb el desplaçament de ferrites.

Si parlem de les propietats excepcionals positives d'aquest material, llavors són la plasticitat, la resistència als processos biològics naturals de destrucció, etc. Al mateix temps, l'enduriment dels acers hipoeutectoides pot afegir una sèrie de qualitats addicionals al metall. Per exemple, pot ser tant la resistència tèrmica augmentada com l'absència d'una predisposició als processos de corrosió, així com tota una gamma de propietats protectores inherents als aliatges convencionals baixos en carboni.

Àrees d'aplicació

Malgrat una lleugera disminució de les propietats de resistència a causa del fet que el metall pertany a la classe dels acers ferrítics, aquest material és comú en diferents àrees. Per exemple, en enginyeria mecànica s'utilitzen peces fetes d'acers hipoeutectoides. Una altra cosa és que s'utilitzen alts graus d'aliatges, en la fabricació dels quals es van utilitzar tecnologies avançades de cocció i normalització. A més, l'estructura de l'acer hipoeutectoide amb un contingut de ferrita reduït és forçapermet l'ús del metall en la producció d'estructures d'edificació. A més, el cost assequible d'alguns graus d'acer d'aquest tipus permet comptar amb un estalvi important. De vegades, en la fabricació de materials de construcció i mòduls d'acer, no es requereix gens una major resistència, però sí una resistència al desgast i elasticitat. En aquests casos, es justifica l'ús d'aliatges hipoeutectoides.

Producció

Moltes empreses es dediquen a la fabricació, preparació i producció de metall hipoeutectoide a Rússia. Per exemple, la planta de metalls no ferrosos Ural (UZTSM) produeix diversos graus d'acer d'aquest tipus alhora, oferint al consumidor diferents conjunts de propietats tècniques i físiques. La planta d'acer d'Ural produeix acers ferrítics, que inclouen components aliats d' alta qualitat. A més, hi ha modificacions especials d'aliatge disponibles a l'assortiment, com ara metalls resistents a la calor, alt crom i inoxidables.

Metalloinvest també es pot destacar entre els majors productors. A les instal·lacions d'aquesta empresa es produeixen acers estructurals amb estructura hipoeutectoide, dissenyats per a la construcció. En aquests moments, la planta d'acer de l'empresa treballa segons nous estàndards, cosa que permet millorar el punt feble dels aliatges de ferrita: l'indicador de resistència. En concret, els tecnòlegs de l'empresa estan treballant per augmentar el factor d'intensitat de tensió, per optimitzar la resistència a l'impacte i la resistència a la fatiga del material. Això ens permet oferir aliatges gairebé universals.

Conclusió

Hi ha diverses propietats tècniques i operatives dels metalls industrials i de construcció que es consideren bàsiques i que es milloren regularment. Tanmateix, a mesura que els dissenys i els processos tecnològics es fan més complexos, també sorgeixen nous requisits per a la base d'elements. En aquest sentit, l'acer hipoeutectoide es manifesta clarament, en el qual es concentren diferents qualitats de rendiment. L'ús d'aquest metall no es justifica en els casos en què es necessiti una peça amb diverses prestacions ultra altes, sinó en situacions en què es requereixen conjunts especials atípics de diferents propietats. En aquest cas, el metall exemplifica la combinació de flexibilitat i ductilitat amb una resistència a l'impacte òptima i les qualitats protectores bàsiques que es troben en la majoria d'aliatges de carboni.